Климат Земли — это динамическая система взаимосвязанных физических процессов и явлений, происходящих по всему миру. Многие из этих процессов взаимосвязаны, так что изменения в одном событии или процессе в одной географической области приводят к изменениям во многих других областях. Одна из задач климатологии — понять различные процессы, как они влияют друг на друга и как они изменяются во времени и пространстве.
Одним из основных факторов, влияющих на изменчивость климата, является Эль-Ниньо — Южная осцилляция (ЭНЮК). Она, в свою очередь, влияет на тропические бассейны в Атлантическом и Индийском океанах, которые затем воздействуют на ЭНЮК. Это огромная взаимосвязанная климатическая система, которая влияет на всё: от температуры океана до количества осадков, на развитие или подавление ураганов в нескольких регионах земного шара.
С ростом внимания к нашим климатическим системам исследователи по всему миру, возглавляемые Лабораторией климата и глобальной динамики в Национальном центре атмосферных исследований (NCAR) при поддержке Национального научного фонда (NSF) в США, провели обзор недавних исследований о связях между ЭНЮК и Атлантическим и Индийским тропическими бассейнами, а также между тропиками и средними и высокими широтами.
Этот обзор [опубликован](https://spj.science.org/doi/10.34133/olar.0096) в Ocean-Land-Atmosphere Research.
Айсюэ Ху, первый автор и научный сотрудник NSF NCAR, сказал, что их «статья рассматривает взаимодействие между тропическими океаническими бассейнами, а также между тропиками и средними и высокими широтами с целью углубления нашего понимания многомасштабных процессов взаимодействия в рамках глобальной климатической системы».
В последние десятилетия ЭНЮК классифицировалась как ЭНЮК в центральной (CP) и восточной экваториальной части Тихого океана (EP). Она может длиться от одного до нескольких лет и имеет две фазы: Эль-Ниньо и Ла-Нинья.
В фазе Эль-Ниньо воды в центральной или восточной экваториальной части Тихого океана теплее обычного, и регулярное поднятие холодных, богатых питательными веществами вод снижается.
В фазу Ла-Нинья подъём холодных вод значительно усиливается, и вода холоднее обычного.
Изменения влияния ЭНЮК на погоду и климат происходят в зависимости от многих факторов, включая, помимо прочего, время начала, продолжительность и то, что происходит в других источниках изменчивости климата, таких как Индийский океанский диполь и Атлантический Ниño.
Изучая недавние исследования ЭНЮК, исследователи отметили несколько тенденций. В центральной экваториальной части Тихого океана события Эль-Ниньо стали более частыми, а способность прогнозировать эти события снизилась. Кроме того, модельные исследования предсказывают возможность двойного возникновения сильных Эль-Ниньо, в то время как отдельные исследования прогнозируют, что многолетние Ла-Нинья также станут более частыми.
По мере изменения ЭНЮК меняются и тропические бассейны Атлантического и Индийского океанов, которые она влияет, что затем воздействует на ЭНЮК. Например, ЭНЮК в фазе Эль-Ниньо влияет на атмосферную циркуляцию в тропической части Атлантического бассейна, что, в свою очередь, увеличивает сдвиг ветра и подавляет развитие ураганов. В годы Ла-Нинья происходит обратное, и развитие ураганов усиливается.
«С глобальным потеплением обратная связь от экваториальной Атлантики и Индийского океана к ЭНЮК усилилась, тем самым укрепив двустороннее взаимодействие между тропическими океаническими бассейнами», — сказал Ху.
Ещё одной важной областью климатической изменчивости является средне- и высокоширотная атлантическая многодесятилетняя изменчивость (AMV). Это измерение многодесятилетних колебаний аномальных температур поверхности моря в Атлантике, либо выше нормы, либо ниже.
Временной масштаб этой изменчивости составляет от 60 до 80 лет, и она оказывает широкое влияние на глобальные климатические системы, хотя многое в её физических процессах до сих пор не изучено.
Одним из таких процессов является атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция (AMOC). Она обеспечивает циркуляцию относительно тёплой и солёной воды в субполярную Северную Атлантику, где она затем охлаждается, опускается и снова течёт на юг. Изменения её силы могут модулировать AMV, изменяя количество тепла, которое она переносит в Северную Атлантику.
В другом примере взаимодействия систем было показано, что повышение температуры в бассейне Индийского океана стабилизирует AMOC.
Существует два процесса, вызывающих это взаимодействие. По мере повышения температуры поверхности моря в Индийском океане происходит вынужденный сдвиг струйного течения на север с последующим охлаждением воды, циркулирующей на юг в регионе опускания, связанном с AMOC, и, во втором процессе, происходит увеличение атмосферной вертикальной устойчивости. Оба процесса действуют для стабилизации AMOC.
Учёные также выделяют несколько ключевых областей для будущих исследований. Вот некоторые из вопросов, которые они поднимают: каковы процессы, лежащие в основе других изменений, вызванных AMOC, которые влияют на тропические бассейны? Какие изменения в этих системах вызваны антропогенными факторами, такими как парниковые газы?
«Кроме того, методы машинного обучения и искусственного интеллекта открывают новые возможности для изучения потенциальных механизмов двунаправленного взаимодействия между тропиками и средними и высокими широтами, что может помочь углубить наше понимание сложности глобальной климатической системы», — сказал Ху.
«Конечная цель этого исследования — повысить нашу способность прогнозировать сложные взаимодействия между тропическими бассейнами и между тропиками и средними и высокими широтами в субсезонном и декадном временных масштабах, тем самым лучше обслуживая общество».
Предоставлено Ocean-Land-Atmosphere Research (OLAR)
Больше из [Earth Sciences](https://www.physicsforums.com/forums/earth-sciences.84/)